Kernverantwoordelijkheden van batterijcelonderzoek en -ontwikkeling

I. Nauwkeurige deconstructie van taakdoelstellingen

Het deconstrueren van taakdoelstellingen is een fundamenteel aspect van celontwikkeling. Of het nu gaat om de ontwikkeling van nieuwe producten of het doorlopende onderhoud van massaproducten, het duidelijk en logisch opsplitsen van doelstellingen is cruciaal. Complexe indicatoren moeten gelaagd en verfijnd worden en vervolgens systematisch worden toegewezen aan de relevante afdelingen. Dit zorgt ervoor dat elke afdeling haar eigen richting en prioriteiten begrijpt.

Als een afdeling de gestelde doelen niet haalt, is de verantwoording duidelijk. Omgekeerd, als alle afdelingen hun gesplitste doelen met succes behalen, maar de algehele doelstelling niet wordt gehaald, is het noodzakelijk om opnieuw te evalueren of de gesplitste doelstellingen van de celontwikkelingsafdeling bevooroordeeld of onredelijk waren.

Bij de ontwikkeling van cellen met een hoge energiedichtheid moet de energiedichtheidsdoelstelling bijvoorbeeld worden opgesplitst in specifieke aspecten, zoals de selectie van positieve en negatieve elektrodematerialen, het ontwerp van de elektrodedikte en de samenstelling van elektrolyten. Deze taken moeten worden toegewezen aan de afdelingen voor materiaalonderzoek en -ontwikkeling en procesontwerp.

Bij grotere batterijbedrijven begint de celontwikkeling met het inspelen op de behoeften van de klant. Na een diepgaand begrip van de klantvereisten voor celprestaties, -grootte en -kosten in verschillende toepassingsscenario's, wordt een uitgebreide en gedetailleerde analyse van de doeldecompositie uitgevoerd. In kleinere batterijfabrieken kan het topmanagement weliswaar direct de belangrijkste doelen en strategieën bepalen, maar junior medewerkers kunnen de methoden en logica van indicatordecompositie leren van de OKR's (Objectives and Key Results) van het bedrijf. Dit proces helpt medewerkers niet alleen de algehele strategische opzet van het bedrijf te begrijpen, maar biedt ook macro-economische sturing voor hun werk.

II. Streng productontwikkelingsproces

(1) Vraaggestuurde ontwerpplanning

Aan het begin van de ontwikkeling van een nieuw product moeten de structurele afmetingen van de cel nauwkeurig worden ontworpen op basis van de eisen van de klant. Verschillende toepassingsscenario's, zoals elektrische voertuigen, energieopslagcentrales en consumentenelektronica, stellen zeer uiteenlopende eisen aan de celgrootte. Tegelijkertijd moeten uitgebreide en nauwkeurige elektrische prestatie-indicatoren worden vastgesteld op basis van de kenmerken van het toepassingsscenario, waaronder energiedichtheid, laad-ontlaadsnelheid, levensduur en zelfontladingssnelheid.

Cellen voor elektrische voertuigen moeten bijvoorbeeld prioriteit geven aan energiedichtheid en laad-ontlaadsnelheden om te voldoen aan de eisen voor lange afstanden en snelladen, terwijl cellen voor energieopslagstations zich meer richten op levensduur en veiligheid. Tijdens de ontwerp- en planningsfase is samenwerking met systeemafdelingen ook essentieel om uitgebreide systeemoplossingen te ontwikkelen, inclusief kwaliteitsmanagementsystemen en productieprocessen, waarmee een solide basis wordt gelegd voor de daaropvolgende monsterproductie.

(2) Voorbeeldproductie en iteratieve optimalisatie

Nadat de ontwerpplanning is voltooid, gaat het proces snel over op maatwerk. batterijapparatuur Monsterproductie. Elke ronde monsterproductie moet strenge en uitgebreide tests ondergaan, waaronder elektrische prestatietests, veiligheidstests en tests voor de aanpassing aan de omgeving. Op basis van de testresultaten worden ontwerp- en procesparameters direct aangepast en begint de volgende validatieronde. Dit iteratieve proces gaat door totdat de celprestatiedoelstellingen perfect zijn behaald.

Zodra de elektrische prestaties van de cel aan de normen voldoen, is verdere validatie vereist als het eindproduct een systeemmodule is. Modules bestaan uit meerdere cellen die in serie of parallel zijn geschakeld, waarbij rekening moet worden gehouden met complexe factoren zoals celconsistentie, thermisch beheer en elektrische aansluitingen.

Voor nieuwkomers die het veld van de celontwikkeling betreden, is de primaire taak in eerste instantie om mee te lopen batterijproductielijnen Op de productielijn kunnen nieuwelingen visueel het volledige productieproces van cellen in detail leren kennen, van grondstoffen tot eindproducten, inclusief belangrijke stappen zoals het coaten van elektroden, wikkelen of stapelen, het injecteren van elektrolyten en het inkapselen.

Naarmate de ervaring toeneemt, kunnen nieuwkomers geleidelijk de rol van experimentleider op zich nemen, volledig verantwoordelijk voor de celproductie en het standaardiseren van de output van procesrapporten. Nadat de monsters zijn voltooid, fungeren ze als opdrachtgevers. Ze sturen de monsters naar professionele testinstellingen en produceren gedetailleerde, gespecialiseerde rapporten op basis van de testresultaten.

Tijdens het meelopen met productielijnen zijn diverse problemen op locatie onvermijdelijk, zoals materiaaldefecten, processchommelingen en apparatuurstoringen. Dit vereist continue ervaringsopbouw om de probleemoplossende vaardigheden geleidelijk te verbeteren. Dit proces omvat ook validatiewerk voor verschillende batterijmaterialen. Hoewel nieuwkomers niet zo gespecialiseerd zijn als professionals op de materiaalafdeling, kunnen ze toch de basiskenmerken en essentiële toepassingen begrijpen.

Voor geteste cellen is teardown-analyse of andere faalanalyse noodzakelijk. Hoewel niet zo diepgaand als professionele faalanalyseafdelingen, kan er toch belangrijke informatie uit worden gehaald om productoptimalisatie te ondersteunen.

III. Formulering van een wetenschappelijke producttoepassingsstrategie

(1) Prestatieverkenning en strategieformulering voor nieuw ontwikkelde producten

Nieuw ontwikkelde celproducten moeten een reeks uitgebreide en diepgaande basistests op het gebied van elektrische prestaties ondergaan, waaronder capaciteitstests, tests van de interne weerstand en tests van de levensduur bij verschillende temperaturen en laad-/ontlaadsnelheden.

Op basis van deze tests worden gedetailleerde basismatrixtestresultaten gegenereerd en worden nauwkeurige tabellen met laad-ontlaadstroomlimieten opgesteld. Deze tabellen dienen als essentiële referentie voor de verdere ontwikkeling van een BMS-strategie (Battery Management System). Het BMS moet de laad-ontlaadstromen redelijkerwijs regelen op basis van de eigenschappen van de cel om een veilige en efficiënte werking te garanderen.

Voor cellen met mogelijke tekortkomingen in het materiaalsysteem of die niet volledig aan de normen voldoen, moeten teststrategieën flexibel worden aangepast. Zo kan bij cellen die gevoelig zijn voor uitzetting, voorspankracht worden toegepast om uitzetting te onderdrukken en de prestaties te waarborgen. Voor cellen met een zwakkere ladingsacceptatie kunnen stapsgewijze laadmethoden worden geprobeerd om de laadefficiëntie te verbeteren.

(2) Onderhoud en optimalisatie van massaproducten

Onderhoud van massaproductie is complex en cruciaal. Het kan kostenbesparende validatie van materiaalvervanging en het zoeken naar kosteneffectievere grondstoffen omvatten zonder de productprestaties in gevaar te brengen, waardoor de concurrentiepositie op de markt wordt versterkt. Tegelijkertijd moeten verouderde cellen een validatie van de laad-ontlaadcapaciteit ondergaan om het verschil tussen de werkelijke operationele levensduur en de laboratoriumlevensduur te beoordelen, wat data-ondersteuning biedt voor het voorspellen en optimaliseren van de levensduur van producten.

Daarnaast vereisen klachten van klanten reproductievalidatie, diepgaande analyse van de grondoorzaak en praktische verbetermaatregelen. Deze taken variëren afhankelijk van de bedrijfsfocus en de behoeften van de klant.

Voor nieuwkomers omvat de producttoepassingsfase voornamelijk het leren van specifieke testprocedures en het grondig begrijpen van het doel en de ontwerpprincipes van elke teststap. Na het beheersen van de testmethoden zijn nauwkeurige gegevensverwerking, diepgaande analyse van testresultaten en het opstellen van professionele, specialistische rapporten vereist. Als de producten van het bedrijf modules zijn, moeten ook moduletests worden uitgevoerd.

Het testen van modules is complexer dan het testen van cellen. Naast de prestaties van de cel zelf, moeten ook consistentieproblemen die ontstaan door meerdere cellen in serie of parallel te schakelen, worden aangepakt. Dit zorgt ervoor dat parameters zoals spanning, capaciteit en interne weerstand over de cellen vergelijkbaar zijn tijdens het laden en ontladen, waardoor overladen of te diep ontladen van individuele cellen wordt voorkomen.

Bovendien moeten problemen met temperatuurstijgingen in modules worden opgelost door het ontwerpen van geschikte thermische beheersystemen om ervoor te zorgen dat modules onder verschillende omstandigheden binnen geschikte temperatuurbereiken werken. Bovendien moet de toepassingsstrategie van BMS in modules grondig worden bestudeerd om nauwkeurig beheer en bescherming te bereiken. Dit is ongetwijfeld een diepgaand en uitgebreid vakgebied, dat vereist dat professionals voortdurend kennis vergaren en hun begrip door middel van praktijkervaring verdiepen.

In nieuwe energiebatterijfabrieken is de celontwikkeling een lange en complexe marathon. Als professionals de kans krijgen om een project volledig te volgen en intensief deel te nemen aan elke fase, van vraaganalyse en productontwikkeling tot applicatieonderhoud, kunnen ze niet alleen de vaardigheden van celontwikkeling volledig beheersen en een schat aan ervaring opdoen, maar ook een gevoel van voldoening ervaren wanneer het product succesvol op de markt komt en aan de behoeften van de klant voldoet.

Natuurlijk brengt dit proces ook uitdagingen met zich mee. Overwerk wordt de norm en de werkdruk is hoog. Maar juist door zulke intensieve uitdagingen blijven professionals groeien en dragen ze bij aan de bloeiende ontwikkeling van de nieuwe energiebatterijindustrie.

Bij TOB NIEUWE ENERGIE Wij ondersteunen de celontwikkeling in elke fase, van de batterijlaboratoriumlijn, de opstelling van de batterijpilotlijn tot de volledige schaal oplossingen voor batterijproductielijnen Wij bieden een breed scala aan batterijmaterialen , ondersteund door experts batterij technische ondersteuning voor opkomende technologieën zoals vaste-stof-, natrium-ion- en lithium-zwavelbatterijen. We kijken ernaar uit dat meer collega's hun ervaringen delen in de reacties om gezamenlijk ons begrip van de verantwoordelijkheden in celontwikkeling te vergroten.